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泰安市佰信達礦業(yè)設(shè)備有限公司 |
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產(chǎn)品知識 |
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| 淺談錨桿支護技術(shù)應用 |
| 2008-12-31 16:09:33 |
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摘要：近年來，隨著我國煤巷錨桿支護的推廣普及，在一些特殊的生產(chǎn)地質(zhì)條件下使用錨桿支護有一定困難，不足以維護工程的穩(wěn)定。為擴大錨桿支護使用范圍，充分發(fā)揮錨桿支護的經(jīng)濟、快速、安全可靠的優(yōu)點，在大斷面、地質(zhì)構(gòu)造破壞地段、頂板軟弱且較厚、高地應力、綜放巷道等困難、復雜的巷道中，需要采用與錨桿支護相配套的支護形式和相關(guān)的技術(shù)。
關(guān)鍵詞：煤巷；錨桿支護；預應力錨索；注漿加固；組合錨桿
中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4117（2008）6-0000-01
一、預應力錨索技術(shù)
預應力錨索加強支護在煤巷支護中占有重要地位，它具有錨固深度大、承載能力高、可施加較大的預緊力等特點，因而可獲得理想的支護加固效果。其加固范圍、支護強度、可靠性是普通錨桿支護所無法比擬的。
1、錨索的作用機理。預應力錨固是把錨索埋入巖層內(nèi)部進行預加應力的施工技術(shù)，是傳遞主體結(jié)構(gòu)的支護應力至深部穩(wěn)定巖層的主動支護。其作用方式一般有3種：第一、自承拱作用。錨索安設(shè)鎖緊后，錨索集中應力以45°壓力分布線傳遞至支護結(jié)構(gòu)物上，在預應力作用下，圍巖產(chǎn)生壓縮，可使松散圍巖在錨索的彈性壓縮下形成“自承拱”，提高了圍巖的整體性和在抗力，增加其強度，其它力學性能也會得到改善，有效地控制了圍巖的有害變形的發(fā)展，增大了圍巖的穩(wěn)定程度。第二、組合梁作用。組合梁作用就是錨索穿過層狀巖層，使巖層層面和層理之間的摩擦力增大，增強圍巖的整體性，阻止巖層間的分離、位移，提高巖層的抗彎強度。第三、懸吊作用。懸吊作用就是錨索把不穩(wěn)定巖塊吊掛在穩(wěn)定巖體上，限制不穩(wěn)定巖塊的位移，防止其冒落。
2、錨索主要參數(shù)的確定。在進行錨索設(shè)計時，可按自承拱作用、組合梁作用、懸吊作用進行錨索主要參數(shù)的確定，即錨固長度、錨索長度、錨索的間排距，但由于巖層本身具有承載力，尤其是采用錨桿支護的頂板，圍巖強度得到了提高，設(shè)計中應考慮到此因素。根據(jù)大量的現(xiàn)場成功試驗數(shù)據(jù)，考慮到巖性和施工等影響因素及安全系數(shù)，錨固長度為：水泥漿錨固，最小錨固長度為2.5m；樹脂錨固，最小錨固長度為1.0m；錨索長度，可根據(jù)巖性和鉆眼機具能力進行綜合考慮，一般為5-8m。錨頭端張拉長度不小于300mm；錨索的間排距e和長度L一般宜滿足L：e≥2。
二、巷道圍巖注漿加固
1、圍巖注漿加固機理。(1)注漿提高巷道圍巖弱面的強度和變形模量漿液固結(jié)體的強度不一定比圍巖高，但加固材料具有較大的粘結(jié)力，可顯著提高弱面的強度和剛度，某些材料的塑性變形較大，當載荷較大時，固結(jié)體發(fā)生變形但不破壞，載荷主要有強度較高的圍巖承擔，圍巖的破壞由原來強度較低的弱面控制轉(zhuǎn)變?yōu)閺姸容^高的圍巖控制。弱面強度和彈性模量等力學性能的改善，大大地提高了巖體的強度，從而提高了圍巖的自身承載能力，改善圍巖維護狀況。(2)充填壓密裂隙。注漿時漿液在泵壓的作用下，滲透充填一些裂隙，另外經(jīng)擠壓可以使一些充填不到的裂隙閉合，提高圍巖的強度，降低巖體的孔隙率，可大幅度提高巖體的強度。裂隙內(nèi)充滿加固材料壓密后，將由二向應力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿驊顟B(tài)，而巖體在三向應力狀態(tài)時的強度比二向應力狀態(tài)時顯著增大，并且脆性減弱、塑性增強。(3)注漿封閉水源、隔絕空氣。由理論研究和工程實踐得知水對巷道圍巖有軟化、溶蝕等作用，能顯著降低巷道圍巖的強度，風化也會對圍巖強度造成較大的損失。圍巖注漿后，隔離巷道流水及防止或減輕水對圍巖的軟化，同時也有效地防止圍巖風化。
2、注漿加固主要參數(shù)的確定。注漿加固屬于隱蔽性工程，注漿加固工程的地質(zhì)條件及應力狀況具有復雜多變的特性，這給注漿參數(shù)的理論計算帶來了困難。目前的注漿理論都是在一定假設(shè)、簡化條件下建立的，與工程實際有一定差距。注漿加固參數(shù)的設(shè)計一般以理論計算作為參考，根據(jù)工程類比法及現(xiàn)場注漿實際情況進行調(diào)整。注漿加固主要參數(shù)有：注漿時間、注漿壓力、注漿量、漿液擴散半徑、漿液固結(jié)體力學性能的確定及注漿孔的布置。
三、組合錨桿支護
1、組合錨桿支護機理。(1)由于錨桿預緊力和錨桿工作阻力的作用，可提高巷道圍巖C值，增加巷道頂板和兩幫的承載能力。(2)鋼帶、金屬網(wǎng)將單體錨桿群聯(lián)系在一起，從而改善和平衡了巷道頂板各部位的受力和變形狀態(tài)，避免和消除了因局部破壞而導致整個支護體系失穩(wěn)、失效的不良影響，使圍巖始終保持良好的支護狀態(tài)。(3)錨桿、鋼帶聯(lián)成一體，對頂板彎曲變形具有明顯的限制作用，比單體錨桿更能有效地阻止頂板巖層節(jié)理、裂隙的發(fā)生和擴展，從而提高了頂板巖層的完整性和穩(wěn)定性。(4)組合錨桿支護中金屬網(wǎng)的整體護頂作用效果顯著。金屬網(wǎng)的作用一方面全面護頂，使頂板受力均勻；另一方面即使局部巖石脫離巖體，在網(wǎng)的撐托作用下不致冒落下來，有效地控制了圍巖的破壞，保證了整體支護體系發(fā)揮正常支護作用。(5)W鋼帶作為組合錨桿中的主要支護構(gòu)件，具有連接錨桿、金屬網(wǎng)和圍巖體為一整體的綜合作用，把錨桿和圍巖加固接連為一體，使之性能更加匹配，使圍巖受力更趨于均勻，特別是加強了對錨桿之間的圍巖支護作用，克服了錨桿群支護的不足，提高了組合錨桿對圍巖的整體支護效果。
2、組合錨桿支護參數(shù)的確定。組合錨桿支護參數(shù)包括：梁、鋼帶、金屬網(wǎng)的材料與規(guī)格，錨桿的主要力學參數(shù)(錨固方式、錨固力、錨桿直徑、長度、間排距)。目前對組合錨桿支護參數(shù)的確定更多地依賴于現(xiàn)場專家和工程類比法，設(shè)計方法具有很大的局限性，設(shè)計的參數(shù)不合理，嚴重地影響了錨桿支護的支護效果。因此尋求可靠、科學、合理的設(shè)計方法還需做進一步的研究工作。
結(jié)語：在特殊的地質(zhì)和開采技術(shù)條件下，采用預應力錨索支護技術(shù)、注漿加固技術(shù)、組合錨桿支護技術(shù)是擴大錨桿支護的應用范圍、充分發(fā)揮錨桿支護作用的有效的技術(shù)措施。為此，應當加強對各自支護機理和支護參數(shù)設(shè)計的研究工作，確定出科學、合理、可靠的支護技術(shù)措施，將進一步推動我國錨桿支護的發(fā)展，提高我國的錨桿支護技術(shù)水平。
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